Generation of two-mode nonclassical motional states and a Fredkin gate operation in a two-dimensional ion trap
我们提出了一个有效的方案，利用二维简谐势阱中离子的振动运动产生双模SU（2）宏观量子叠加态、纠缠数态和纠缠相干态.我们还表明，同样的计划可以用来实现Fredkin门操作。
2001-04-19 quant-ph
Atomic nonclassicality quasiprobabilities
虽然非经典量子态在概念上和作为量子技术的资源都很重要，但通常很难测试给定的量子系统是否表现出非经典性。介绍了一种简单的方法来证明非经典性，基于容易获得的集体原子正交测量，而不需要全状态层析成像。统计分析超出基态噪声水平，通过直接采样的正则化原子正交准概率。2x10^5铯原子压缩系综的非经典性得到了证明，其显著性高达23个标准差。
2012-10-08 quant-ph
Witnessing nonclassical correlations via a single-shot experiment on an ensemble of spins using NMR
一个处于混合态的二体量子系统可以表现出非经典关联，这种关联可以超越量子纠缠。虽然量子不和谐是量化这种一般量子关联的标准度量，但非经典性可以通过更简单的方法通过测量见证算子来确定。我们在实验上构造了一个正映射来证明NMR系统中两个量子比特的非经典性。该映射可以被分解，使得在自旋系综上的单次实验足以检测状态中的非经典性（如果存在的话）。我们让状态随时间演变，并使用映射来检测作为时间函数的非经典性。为了评估见证算子作为检测非经典性的一种手段的有效性，我们通过在每个时间点进行全量子态断层扫描来测量量子不和谐，并在两种方法之间获得了相当好的匹配。
2017-01-08 quant-ph
Identifying nonclassicality from experimental data using artificial neural networks
非经典资源的快速和可访问的验证是实现连续变量量子技术广泛应用的不可或缺的一步。在这里，我们使用机器学习的方法来识别非经典的量子态的光通过处理实验数据，通过零差检测。为此，我们训练人工神经网络分类经典和非经典状态，从他们的正交测量分布。我们证明了该网络能够正确地识别经典和非经典的功能，从真正的实验正交数据为不同的光状态。此外，我们还发现，在训练阶段没有使用的一些状态的非经典性也得到了承认。规避的要求，需要进行零差断层扫描的大样本量，我们的方法提出了一个很有前途的替代小样本量的非经典识别，表明适用于快速排序或直接监测的实验数据。
2021-06-23 quant-ph
Multicopy observables for the detection of optically nonclassical states
区分具有经典对应物的量子态和具有非经典对应物的量子态一直是量子光学的中心问题。找到一个可实施的标准来证明光学非经典性（即与相干态的统计混合不相容）是非常重要的，因为它通常是量子信息过程的先决条件。用于检测量子态是否表现出光学非经典性的条件的层次结构可以基于光场的一些矩量矩阵来编写[Phys.Rev.A72，043808（2005）]。在这里，我们设计的光学非经典可观的几个副本的量子态的作用，其期望值与这些矩阵的行列式相一致，从而提供证人的光学非经典性，克服了需要的状态层析成像。这些multicopy可观的是用来构建一个家庭的物理实现计划，涉及线性光学操作和光子数探测器。
2022-10-12 quant-ph
Detecting nonclassical correlations in levitated cavity optomechanics
非经典光机相关性使光学控制机械运动超越了经典驱动的限制。在这里，我们调查的可行性，使用脉冲腔光学力学创建和验证光和悬浮纳米粒子的运动在一个现实的情况下，非经典的相敏相关性。我们表明，即使在最先进的实验装置的高温下，光机械双模压缩也可以持续存在。我们介绍了一种检测方案的基础上，光学零差，允许揭示非经典的相关性，而无需充分的光学机械状态层析成像。我们提供了一个分析处理使用旋转波近似（RWA）在解决边带制度，并证明其有效性与超出RWA的李雅普诺夫方程的完整数值解。我们建立在当前的实验参数为我们的分析，并得出结论，非经典相关性的观察是可能的今天。
2020-03-22 quant-ph
Ultrabroadband direct detection of nonclassical photon statistics at telecom wavelength
宽带光源在大容量光通信、光学相干层析成像、光谱学和光谱仪校准等领域发挥着重要作用。虽然标准自发参量下转换产生的超宽带非经典态可以作为量子对应物，但其检测和量子表征一直是一项具有挑战性的任务。在这里，我们展示了在这样的超宽带（150 nm FWHM）压缩态在电信波长（1.5 μm）的多模结构的定量表征。利用超导过渡边传感器直接观测到了我们的高多模态的非经典光子分布。从观测到的光子关联函数中，我们发现几十种不同的压缩子共存于同一空间模式中。我们预计我们的结果和技术开辟了一个新的可能性，产生和表征非经典光源的大规模光量子网络在频域。
2013-08-08 quant-ph
Realization of nonlinear oscillators with a trapped ion
本文研究了二维阱势中具有量子化质心运动的囚禁离子。在外加激光场作用下，两个正交振动模的有效（非）线性耦合可以通过受激喇曼跃迁建立。可以产生非经典振动态，如压缩态或双模纠缠态（薛定谔猫态）。当振动模与内能能级纠缠时，可以制备出Greenberger-Horne-Zeilinger（GHZ）态。
1997-05-21 quant-ph
Vibrational state inversion of a Bose-Einstein condensate: optimal control and state tomography
我们给出了囚禁的玻色-爱因斯坦凝聚体到其第一振动激发本征态的高保真转移的理论和实验结果。激励由阱的机械运动驱动，沿着从最优控制理论获得的轨迹。在很大的参数范围内，理论和实验之间的良好协议。我们发展了一个近似模型，将多体凝聚态波函数的动力学映射到一个受驱动的二能级系统。
2012-12-17 cond-mat.quant-gas quant-ph
Symplectic Tomography of Schrodinger Cat States of a Trapped Ion
研究了囚禁离子的两类非经典态--压缩关联态和压缩奇偶相干态（压缩薛定谔猫态）的压缩、旋转和平移模场的边缘分布。
2019-03-05 quant-ph
Scheme for coherent-state quantum process tomography via normally-ordered moments
在光量子过程层析成像中使用相干态是一种实用的方法。在这里，我们开发了一个框架，通过使用相干态作为探针的正常有序矩的量子光学过程的完整表征。我们导出了几种光学过程的超算符张量。我们还表明，我们的技术可以用来确定量子光学状态和过程的非经典特性。此外，我们研究了多模高斯过程的识别，并表明所需的探测相干态的数量与模式的数量呈线性关系。
2017-04-10 quant-ph
Twin stimulated amplification of light and matter waves in an atom-photon pair laser
我们考虑了位于高Q光学谐振腔中的远失谐光晶格中的超冷原子。外加一个与腔模红失谐量为一个振动量子的驱动激光，诱导了腔增强边带冷却。对于一个足够冷的原子系综，我们预测了一个振荡阈值的光学拉曼边带激光与相干物质波放大并发。在该振荡阈值以上，最低带中的光子和原子主要通过受激发射成对产生，同时强烈抑制竞争自发过程。与非简并参量振荡器非常相似，我们发现了亚泊松光子统计和几乎完美的非经典原子-光子数关联。通过隧穿或非相干散射将原子注入到更高的振动带中，然后导致连续、同时产生具有非经典原子-场关联的相干原子束和激光。
2007-12-18 quant-ph
Experimental quantum tomography of a homodyne detector
本文提出并演示了一种在量子层面完全表征homodyne探测器的层析方法，通过相干态探测和最小二乘算法重构算符测度，并验证其有效性以估计探测器的总体量子效率。
2016-08-10 quant-ph
Quantifying the nonclassicality of pure dephasing
量子理论的中心问题之一是用经典策略来描述、检测和量化量子性。由量子系统和环境之间的非耗散信息交换引起的退相过程为这一目的提供了一个天然的平台，因为它们控制着量子到经典的转变。最近，它已被证明，失相动力学本身可以表现出（非）经典的特质，这取决于系统与环境相关性的性质和相关的（不）可能性来模拟这些动力学与哈密顿系综-经典的策略。在这里，我们建立了检测和量化的纯退相动力学的非经典性的框架。证明了哈密顿系综正则表示的唯一性，并给出了确定正则表示的构造性方法。我们说明了我们的方法，量子位，qutrit和量子位对纯退相，并描述了如何实现我们的方法与量子过程层析成像实验。我们的工作很容易适用于当今的量子实验。
2019-08-22 quant-ph
Measuring nonclassical correlations of two-photon states
经典和非经典两量子比特状态之间的阈值被绘制在这些状态不再能被经典相关描述的地方，即，量子不和谐或纠缠出现。然而，为了检查相关性是否是经典的（就量子不和谐和纠缠而言），证明没有量子不和谐就足够了，因为它的零值意味着没有纠缠。我们解释了如何引入Girolami和Adesso量子不和谐的指标[物理学评论快报。108，150403（2012）]可以在使用标准分束器和光子检测器的线性光学系统中实际测量。我们研究的效率设置假设理想和真实的组件，并表明，所提出的实施的效率是优于全双光子量子断层扫描。因此，我们证明了一类实验先前可用的NMR平台上可以在光学系统中实现。
2013-05-29 quant-ph
Optomechanical state reconstruction and nonclassicality verification beyond the resolved-sideband regime
量子光学力学利用光学手段产生和操纵机械谐振器运动的量子态。这为基础物理的研究和新型量子器件的开发提供了一个有趣的平台。然而，重建和验证力学系统的量子态的挑战仍然是该领域的主要障碍。在这里，我们提出了一种新的方法，允许断层重建的量子态的机械系统，而不需要极高质量的光学腔。我们表明，在不依赖于通常的光与力学之间的状态转移假设，充分的光机哈密顿可以利用压印机械断层图像上的强光相干脉冲，然后可以读出使用成熟的技术。此外，只有少量的测量，我们的方法可以用来见证非经典功能的机械系统，而不需要完整的断层扫描。通过放宽实验要求，我们的技术，从而打开了一个可行的路线验证的量子态的机械谐振器和它们的非经典行为在广泛的光机系统。
2019-01-30 quant-ph
Interferometric measurement of the quadrature coherence scale using two replicas of a quantum optical state
本文提出一种利用量子态两个副本的线性干涉仪直接测量正交相干尺度的方法，无需完整态层析，扩展了Hong-Ou-Mandel效应，为非经典性评估提供了新途径。
2023-08-31 quant-ph
Operational certification of nonclassicality in arbitrary quantum states from few copies
S. N. Bose National Centre for Basic Sciences（S. N. 玻色基础科学国家中心）；School of Physical Sciences, Indian Institute of Technology Goa（果阿印度理工学院物理科学学院）
提出利用Wigner函数矩检测任意态Wigner负性的统一框架，通过少量副本估计矩，避免完整相空间层析，并扩展至纠缠检测。
2026-09-10 quant-ph
Revealing nonclassicality beyond Gaussian states via a single marginal distribution
获得关于量子态的信息的标准方法是测量沿相空间中的许多不同轴的边缘分布，这形成了量子态层析成像的基础。我们从理论上提出并实验证明了一个仅通过观察单个边缘分布来表现非经典性的一般框架，这提供了对非经典性的新见解以及对各种量子系统的实际适用性。我们的方法映射到一个因式分解的2维分布的一维边缘分布乘以沿正交轴的测量分布或真空状态分布。由此产生的虚拟维格纳函数只有在非经典态下才变得非物理，因此相应的密度算符的负性提供了非经典性的证据。此外，以这种方式测量的负性产生了纠缠势的下限-使用具有分束器设置的非经典状态产生的纠缠的度量，该分束器设置是产生连续变量（CV）纠缠态的原型模型。我们的方法检测高斯和非高斯非经典状态在一个可靠和有效的方式。值得注意的是，它适用于任何大小的有限维Fock空间中的所有非高斯态的测量轴，也扩展到与CV量子信息学实验相关的无限维状态。我们实验说明了我们的标准的动力学状态的捕获离子确认其非经典的测量轴独立的方式。我们还解决了我们的方法与相移操作相结合的扩展，这导致了一个更强的非经典性测试，即检测真正的非高斯CV测量下。
2017-02-05 quant-ph
Nonclassical effects in cold trapped ions inside a cavity
我们调查的动力学的冷囚禁离子耦合到量子化的字段内的高精谐振腔，考虑确切的离子内部能级和字段（载流子跃迁）之间的共振。我们推导出一个强度依赖的哈密顿量，其中保留了与Lamb-Dicke参数（$η$）的平方成比例的项。我们发现，不同的非经典效应中出现的离子布居数反转的动力学，取决于初始状态的振动运动/字段和$η$的值。
2002-10-11 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph quant-ph
Non-classical features of Polarization Quasi-Probability Distribution
偏振准概率分布（PQPD）定义在斯托克斯空间中，它可以使用简单的代数平均计算偏振观测量的平均值和高阶矩。它可以在偏振量子层析成像的帮助下重建，并提供了光的量子态的偏振特性的完整描述。在这里，我们表明，由于其定义的离散值的斯托克斯算子，偏振准概率分布具有奇异性，并采取负值的整数值的斯托克斯观测。然而，在“明亮”的多光子状态的实验中，由于当代光电探测器的技术限制，光子数分辨率通常被模糊。这导致即使对于单光子种子压缩真空这样的强非经典态，PQPD也是正的和正则的。这个问题可以通过“突出”量子态来解决，也就是说，通过在正交偏振模式中加入强相干光束。该方法将偏振量子层析术与维格纳函数层析术连接起来，同时保留了前者的主要优点，即不受光路中常见相位起伏的影响，从而为验证明亮的非经典光态，如压缩Fock态，提供了一种方便的方法。
2013-05-30 quant-ph
Theory-independent monitoring of the decoherence of a superconducting qubit with generalized contextuality
Institute for Quantum Optics and Quantum Information, Austrian Academy of Sciences（奥地利科学院量子光学与量子信息研究所）；Vienna Center for Quantum Science and Technology (VCQ), Faculty of Physics, University of Vienna（维也纳大学物理学院维也纳量子科学与技术中心）；Department of Physics, ETH Zürich（苏黎世联邦理工学院物理系）；Perimeter Institute for Theoretical Physics（基础物理研究所）
本文提出一种不依赖理论的过程重构方法，用于监测超导量子比特的退相干现象，展示了系统在不假设量子理论的情况下如何通过广义情境性分析其退相干过程，并揭示了非马尔可夫演化特性。
2026-03-17 quant-ph
Quantum optical coherence tomography with dispersion cancellation
我们提出了一种新的技术，称为量子光学相干层析成像（QOCT），进行层析测量与色散取消的分辨率。该技术也可以用来提取介质的频率依赖的折射率。QOCT利用双光子干涉仪，其中扫描延迟允许追踪符合干涉图。该技术与经典的光学相干断层扫描（OCT）相似。然而，它利用了一个非经典的纠缠双光子光源，允许测量的深度大于那些通过OCT，这遭受样品分散的有害影响。除了色散抵消之外，QOCT还提供比OCT更高的灵敏度，以及对于相同的源带宽，分辨率提高2倍。使用理想化样本比较QOCT和OCT。
2001-11-26 quant-ph
Exploiting nonclassical motion of a trapped ion crystal for quantum-enhanced metrology of global and differential spin rotations
本文理论研究了通过耦合离子集体运动的压缩态产生非经典自旋态，利用特定振动模式定制关联，实现全局和差分旋转的量子增强传感，并提出协议评估有限尺寸效应、非均匀耦合和技术噪声的影响。
2024-03-20 cond-mat.quant-gas quant-ph
Sympathetic Wigner function tomography of a dark trapped ion
提供了一种通过对同一阱中另一离子的荧光检测来重建被捕获离子运动状态的维格纳函数的协议。这种“交感神经断层扫描”的暗离子没有适合于状态测量的光学转换是基于其运动状态到离子对的集体模式之一的映射。该振动本征模的量子态随后通过亮离子的边带激发来测量。导出了实现所需状态转移和读出的物理过程，并对不同质量比的方案的实现进行了评估。
2011-10-21 quant-ph
Experimental creation and analysis of displaced number states
我们创建位移数态，这是相干态的非经典概括，一个单一的被困离子的振动模式。
2012-11-23 physics.atom-ph quant-ph
Detection of squeezing by on-chip glass-integrated homodyne analyzer
我们设计并演示了片上零差检测操作在量子制度，即能够检测到真正的非经典功能。我们的设置利用玻璃集成零差分析仪（IHA）完全由飞秒激光微加工制造。IHA在同一芯片上集成了平衡波导分束器和热光移相器，使我们能够记录不同相位的零差轨迹并执行可靠的量子态层析成像。特别是，我们表明，IHA允许连续变量量子态，如压缩态的非经典功能的检测。
2017-10-12 quant-ph
Quantum tomography enhanced through parametric amplification
量子层析成像是利用平衡零拍探测技术重建光的量子态的维格纳函数的标准方法。重建质量强烈依赖于光电探测器的量子效率和测量设置中的其他损耗。在这篇文章中，我们详细分析了一个协议的增强量子层析成像，提出了Leonhardt和保罗在1994年，它允许一个减少检测损失的降解效果。它是基于相敏参量放大，与本地振荡器相位同步扫描放大的正交相位。尽管在足够强的放大下，该方案能够克服任何检测效率低下，但到目前为止还没有在实验中实施，可能是由于放大器中的损耗。在这里，我们讨论一个可能的原理验证实验与行波参量放大器。我们表明，与国家的最先进的光学元件，该协议使高保真断层重建明亮的非经典状态的光。我们考虑两个例子：明亮的压缩真空和压缩单光子态，后者是一个非高斯态，都受到损失的强烈影响。
2017-08-12 quant-ph
A fast scheme for the implementation of the quantum Rabi model with trapped ions
我们展示了如何产生一个快速量子拉比模型与囚禁离子。它的重要性不仅在于加速这些系统可能实现的现象，从量子门到离子振动运动的非经典态的产生，而且还在于减少不必要的影响，如可能出现在这样的系统中的相干性衰减。
2016-08-29 quant-ph
Quantum teleportation from light beams to vibrational states of a macroscopic diamond
近年来，随着光力学的发展，固体中涉及数万亿原子集体运动的振动逐渐进入量子控制的领域。基于近年来在金刚石运动态的光学控制方面取得的显著进展，本文报道了在环境条件下从光束到宏观金刚石振动态的量子隐形传态的实验演示。通过量子过程层析成像，我们证明了平均隐形传态保真度（90.6+/- 1.0）%，明显超过了2/3的经典极限。该实验将量子隐形传态的目标推向了迄今为止最大的目标，对光机械量子控制和量子信息科学具有有趣的意义。
2016-07-19 quant-ph
Flow-based Phase-space Tomography of Continuous-variable Quantum States
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；Stanford University（斯坦福大学）；Tufts University（塔夫茨大学）；University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）；Tsinghua University（清华大学）
研究连续变量量子态层析成像，提出基于流的QST-Flow框架，含QST-QFlow和QST-WFlow两个变体，能保持准概率归一化，通过多种态的基准测试展示其优势，为非经典玻色子系统相空间层析成像开辟新途径。
2026-07-24 quant-ph
Operational definition of quantum correlations of light
关联光模的量子特性是量子化辐射场非经典性的一个重要方面。然而，双模光场的相敏检测仅限于干涉设置和局部强度测量。甚至单个辐射模式的量子态的完全重建也依赖于这样的检测布局和良好限定的参考光场的准备。在这项工作中，我们建立了双模光场的基本量子关联的概念。它指的是那些可以通过给定设备测量的量子相关性，即，非经典Glauber-Sudarshan相空间分布的可及部分，它不依赖于全局相位。假设一个简单的四端口干涉仪和光子数分辨探测器，我们推导出重建方法和非经典性准则的基础上的拉普拉斯变换的矩生成函数的基本准概率。利用这种技术，我们证明了偏振层析成像方案的基本量子相关性是可观察的，即使探测器是不完美的，不能真正解决光子统计。
2016-07-22 quant-ph
Molecular optomechanics in the anharmonic regime: from nonclassical mechanical states to mechanical lasing
本文提出利用分子振动的强内禀非简谐性，通过力学阻塞非相干类比制备非经典力学态，并揭示其对强驱动下力学放大的抑制与相干振荡起始的重塑，为表面增强拉曼散射中实现分子相干与非经典效应开辟途径。
2023-06-27 physics.optics quant-ph
Quantum phase estimation for nondestructive monitoring and Wigner tomography of bosonic fields
Universidade Federal de São Carlos（圣卡洛斯联邦大学）；Universidade Estadual Paulista (UNESP)（圣保罗州立大学）
该研究将量子相位估计经色散光-物质相互作用改造为玻色场非破坏性监测工具，结合相空间位移实现维格纳断层扫描，在多种量子态重建中获高保真度，适用于超导量子架构的玻色态表征等场景。
2026-08-24 quant-ph
Measured Quantum Dynamics of a Trapped Ion
测量过程中考虑到在非经典运动态制备的囚禁离子的动力学。诱导的退相干表现在内部粒子数动力学的抑制和没有经典对应的振动运动的阻尼。定量比较与目前的实验能力进行了讨论，导致一个建议的预测效果的验证。
1997-04-08 quant-ph
Entanglement and classical nonseparability convertible from orthogonal polarizations
提出将正交偏振光束通过相干态与位移Fock态叠加转化为同时包含纠缠与经典非分离性的方法，等效Bell态比例由位移振幅决定，并基于Wigner分布特征提出零差层析成像实验方案。
2024-06-26 physics.optics quant-ph
Tunable Optical Coherence Tomography in the Infrared Range Using Visible Photons
我们报告了一个概念验证演示的可调谐红外（IR）光学相干断层扫描（OCT）技术，只检测可见光范围内的光子。我们的方法是基于频率相关光子对的非经典干涉。在迈克尔逊型干涉仪中引入的非线性晶体产生光子对，其中一个光子在可见光范围内，另一个在红外范围内。检测到的可见光子的强度取决于与所研究的样品相互作用的IR光子的相位和损失。这使我们能够通过检测可见光子在IR范围内执行成像和表征样品特性。该技术具有广泛的可调性，并产生公平的轴向和横向分辨率。这项工作有助于开发在广泛的红外波长范围内工作的多功能3D成像和材料表征系统，这些系统不需要使用红外范围的设备。
2017-10-06 physics.optics quant-ph
Memory for Light as a Quantum Process
我们报告的电磁感应透明的光存储器的基础上的完整表征。我们恢复与存储器相关联的超算子，在两种不同的工作条件下，通过量子过程层析成像技术，涉及存储的相干态和检索后的表征。这样，我们就可以预测从存储器中检索到的任何输入的量子态，例如，压缩真空或Fock态。我们采用获得的超算子来验证高斯分布的相干态集的存储的非经典性基准。
2008-12-21 quant-ph
Assessing the significance of fidelity as a figure of merit in quantum state reconstruction of discrete and continuous variable systems
实验研究了保真度作为品质因数在离散和连续变量量子光学系统量子态重构中的重要性。特别是，我们分析了使用保真度的CV状态和DV的最大似然偏振断层扫描的量子零差层析成像，专注于非经典性，纠缠和量子不和谐的保真度的目标状态的函数。我们的研究结果表明，高值的保真度，尽管很好地量化希尔伯特空间中的几何接近，可以获得显示相反的物理性质，例如量子或半经典功能的状态。特别地，我们详细分析了单模光学系统的压缩热态和双光子偏振量子比特系统的Werner态的量子到经典的跃迁。
2016-04-01 quant-ph
Experimental preparation of multiphoton-added coherent states of light
本文实验实现了向不同振幅相干态条件叠加一至三个光子，并通过时域零差层析成像和维格纳函数负值验证了所制备多光子叠加相干态的非经典性，展示了近似无噪声量子放大并研究了其恒星秩认证，为复杂光学量子操作奠定基础。
2024-10-22 quant-ph
Observation of a superradiant phase transition with emergent cat states
本研究在耦合超导量子比特的谐振器中实验演示了量子Rabi模型的超辐射相变，通过Wigner矩阵层析成像证实了高度非经典光子场的涌现，揭示了光子介观叠加的量子干涉与光物质纠缠。
2023-09-12 quant-ph
Characterizing quantum synchronization in the van der Pol oscillator via tomogram and photon correlation
Indian Association for the Cultivation of Science（印度科学文化研究院）；The Institute of Mathematical Sciences（数学科学研究所）；Government Arts and Science College Kozhikode, University of Calicut（卡利卡特大学科泽科德政府文理科学院）；Government College Malappuram, University of Calicut（卡利卡特大学马拉普兰政府学院）
本文利用非经典面积δ和二阶关联函数g^(2)(0)两种度量，通过断层扫描和光子关联表征驱动量子范德波尔振荡器稳态中的量子同步，并推导了任意驱动强度下的稳态密度矩阵和断层扫描图解析表达式。
2026-05-04 quant-ph
Homodyne tomography of a single photon retrieved on demand from a cavity-enhanced cold atom memory
我们的实验表明，在原子存储器中制备的非经典态可以有效地转移到一个自由传播光的单模。通过按需从冷原子气体中获取单个激发，我们实现了在纯的、完全受控的量子态中制备的单光子的有效源。我们使用两种检测方法，一种是基于光子计数分析，第二种是使用零差层析成像来重建状态的密度矩阵和维格纳函数。后一种技术使我们能够完全确定模式的检索光子在其精细的相位和振幅的细节，并证明其非经典场统计通过观察一个负的维格纳函数。我们测量的光子检索效率高达82%和原子存储器的相干时间为900纳秒。这种设置非常适合于研究原子激发之间的相互作用，并使用它们来创建和操纵具有高度实验控制的更复杂的光量子态。
2014-02-24 physics.atom-ph quant-ph
Phase Locking between Two All-Optical Quantum Memories
量子计算的光学方法要求以受控的方式产生多模光子量子态。在这里，我们实验证明了两个全光量子存储器的相位锁定，基于级联腔系统与相位参考光束，时间控制释放的双模纠缠单光子态。每个模式的释放时间可以独立确定。所产生的状态的特征在于由双模光学零差层析。纠缠和非经典的保留释放时间的差异高达400纳秒，确认对数负和维格纳函数负，分别。
2020-09-15 quant-ph
Quantum state preparation, tomography, and entanglement of mechanical oscillators
精密设计的机械振荡器可以计时、过滤信号和感知运动，使其成为当今技术领域不可或缺的一部分。这些独特的能力促使机械设备通过与工程量子线路接口而进入量子领域。将微波频率的机械共振器与超导装置结合的提议，暗示了强大的量子声学处理器的可能性。同时，在几个力学系统中的实验已经证明了量子态的控制和读出，声子数分辨率，以及声子介导的量子比特-量子比特相互作用。目前，这些声学平台缺乏能够用单个量子比特控制多个机械振荡器的量子态的处理器，以及纠错所需的机械态的快速量子非破坏测量。在这里，我们使用一个超导量子比特来控制和读出一对纳米机械谐振器的量子态。我们的设备能够进行快速量子位力学交换操作，我们使用它来确定性地操纵机械状态。通过将量子比特同时置于两个机械谐振器的强色散区，我们通过拉姆齐测量确定了谐振器的声子数分布。最后，我们提出了量子层析成像的准备非经典和纠缠的机械状态。我们的结果代表了一个具体的步骤，以反馈为基础的操作的量子声学处理器。
2021-10-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
Temporal Kirkwood-Dirac Quasiprobability Distribution and Unification of Temporal State Formalisms through Temporal Bloch Tomography
Institute of Quantum Physics, School of Physics, Central South University（中南大学物理学院量子物理研究所）；Centre for Quantum Technologies, National University of Singapore（新加坡国立大学量子技术中心）；Department of Physics, National University of Singapore（新加坡国立大学物理系）；Science, Mathematics and Technology Cluster, Singapore University of Technology and Design（新加坡科技设计大学科学、数学与技术集群）
本文提出时间Kirkwood-Dirac准概率分布，通过时间Bloch成像统一时间态形式化，揭示其非经典特性。
2026-07-28 hep-th quant-ph
High-rate Generation and State Tomography of Non-Gaussian Quantum States for Ultra-fast Clock Frequency Quantum Processors
本文利用光学参量放大器和相敏放大器构建6-THz压缩光源与66-GHz零差探测系统，实现0.9 MHz速率的非高斯量子态生成与层析，比现有实验高近三个数量级，并指出突破超导探测器抖动限制后有望达到GHz乃至THz速率。
2024-02-27 quant-ph
Rigorous characterization of continuous-variable quantum states via optical parametric amplifiers
University of Massachusetts Amherst（马萨诸塞大学阿默斯特分校）；The University of Tokyo（东京大学）；École Normale Supérieure, PSL University（巴黎高等师范学院，PSL大学）
研究针对连续变量量子信息处理中表征非高斯量子态的问题，利用高增益相敏光学参量放大和功率测量，通过半定规划方法及认证框架，实现对奇偶对称量子态的容错表征与认证，为验证复杂量子态提供实用途径。
2026-07-21 quant-ph
Generation of long-living entanglement using cold trapped ions with pair cat states
在量子信息处理依赖于冷囚禁离子的情况下，分析了离子与场与猫对态相互作用中的纠缠熵。我们调查了一个长寿纠缠允许的瞬时位置的离子的质心运动是明确的时间依赖性。得到了系统算子的解析解。我们发现，不同的非经典效应出现在动力学的粒子数反转，取决于振动运动的初始状态。我们详细研究了纠缠度，并证明了如何输入对猫态启动长寿纠缠。这种长寿命纠缠随着数差$q$的增加而减弱。由于纠缠度量的性质，我们用另一种纠缠度量（高阶线性熵）来检验结果。
2006-03-27 quant-ph
Scalable quantum detector tomography by high-performance computing
本研究利用高性能计算开发开源定制算法，对覆盖$10^6$希尔伯特空间的量子探测器进行层析成像，在几分钟内找到$10^8$个POVM矩阵元素，并实现高效并行扩展，可重建$10^{12}$规模量子对象，证明量子力学描述适用于日常尺度。
2024-04-03 cs.DC quant-ph
Ion-laser interactions: The most complete solution
囚禁离子被认为是进行量子信息处理的最佳候选者之一。通过与激光束相互作用，它们在某种程度上易于操纵，这使得它们成为产生其振动运动的非经典态、重建准概率分布函数、产生量子门等的极好选择。然而，大多数这些效应都是在所谓的低强度区域产生的，这就是，当拉比频率远小于陷波频率时。由于在其他机制中产生更快的量子门的可能性，以更完整的方式研究该系统是重要的，这是本文的动机。我们首先研究离子被困在保罗陷阱的方式，并审查捕获的基本机制。然后，我们将展示如何完全解决捕获状态的问题;即，我们找到了完整哈密顿量的本征态。我们展示了如何在低强度制度Jaynes-Cummings和反Jaynes-Cummings相互作用可以得到，而不使用旋转波近似和分析中，高强度制度色散哈密顿产生。传统的方法也被研究并用于产生振动波函数的振动非经典态。特别是，我们展示了如何添加和减去振动量子的初始状态，如何产生特定的叠加数的状态，以及如何产生NOON状态的离子的二维振动。它还示出了如何挤压可以测量。利用Lewis-Ermakov方法研究了含时问题，给出了考虑陷阱含时时的解，并分析了一种特殊的含时效应对初始振动波函数的压缩.
2012-10-30 physics.atom-ph quant-ph
Tomographic imaging of complete quantum state of matter by ultrafast diffraction
量子层析成像（quantum tomography，QT）能够直接获得光子态的Wigner函数和密度矩阵，对量子光学、量子计算和量子信息产生了重大影响。通过对每个自由度的演化进行适当的测量，可以确定所观察到的光子系统的完整量子态。第一个将QT的应用扩展到重建物质波包的完整量子态的建议，在分子的超快衍射成像和泵浦探测光谱学中引起了极大的兴趣。随着超快电子和X射线衍射技术的出现，这种兴趣得到了提高，这些技术使用电子加速器和X射线自由电子激光来增加所观察到的核和电子分布的时间分辨率。然而，在这一领域的巨大兴趣已经被一个不可能定理的例证所缓和，这个定理被称为维数问题。由于不能将幺正演化与分子运动的每一个自由度相关联，量子层析成像不能用于一维以上，并且绝对排除了分子的大多数振动和所有旋转运动。在这里，我们提出了一个理论上的进步，以克服臭名昭著的尺寸问题。解决这个具有挑战性的问题是重要的推动成像分子动力学的量子极限。新的理论解决了这个问题，这使得量子层析成像成为超快物理学中真正有用的方法，并使量子版的分子电影成为可能。有了新的理论，量子层析成像最终可以被提升到足够的水平，成为重建物质量子态的通用方法，而不受一维的限制。我们的新概念被证明使用激光对准的氮分子的超快衍射实验的模拟数据集。
2020-12-22 quant-ph
Quantum Tomography of Suspended Carbon Nanotubes
Tufts University（塔夫茨大学）
本文提出了一种全机械方法，用于悬浮碳纳米管的柔性模式的相干控制和量子态重建，通过原子力显微镜实现单点可控驱动，支持Rabi振荡和Ramsey干涉等双能级协议，并结合位移奇点采样实现Wigner函数成像，无需光学加热或专用微波驱动线。
2026-04-27 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum dynamics of a few-photon parametric oscillator
以接近其固有频率的两倍调制谐振子的频率导致放大和自振荡。在振荡阈值以上，场稳定在相干振荡状态，具有明确定义的相位$0$或$π$。我们演示了一个工作在微波频率的量子参量振荡器，并将其驱动到只包含几个光子的振荡态。系统中存在的少量光子和非线性的相干性质阻止了环境学习振荡器的随机选择的相位。这使得系统可以同时在两个相位的量子叠加中短暂振荡-有效地产生非经典薛定谔猫态。我们通过分析振荡器发射的输出场并实现适用于非线性谐振器的量子态层析成像来表征系统的动力学和状态。通过演示量子参量振荡器和表征其量子态的必要技术，我们为量子和经典信息处理的新方案奠定了基础，并将这些无处不在的设备的范围扩展到量子领域。
2019-01-26 quant-ph
